PLC电镀行车课程设计.docx

PLC电镀行车课程设计.docx

《PLC电镀行车课程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PLC电镀行车课程设计.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

PLC电镀行车课程设计

PLC电镀行车课程设计

专业:

电气工程及其自动化姓名:

。

。

。

指导老师:

。

。

。

学号:

P0*******1

摘要本文以电镀自动生产线控制系统设计为研究对象，以其电镀专用行车为控制对象，对其电镀的工艺要求和控制要求进行了分析，采用理论研究的方法，设计了一套基于PLC的电镀车间专用行车自动控制系统。

本系统选用三菱FX系列的PLC来进行控制，通过PLC输出信号接触器的触点动作，来控制三台异步电动机的运行，从而实现对行车的水平运动和吊钩的垂直运动的控制，考虑到电镀、上升、下降等运动时行车和吊钩需要准确停位。

在程序设计时为了便于对设备进行调整和检修，设计了手动程序以实现对行车和吊钩的点动控制，对于自动控制程序的设计，其工作过程是典型的顺序控制，采用步进指令能很好的实现对其控制。

通过软件仿真可以看出所设计的控制系统很好的实现了电镀的工艺要求和控制要求，可以方便完成自动和手动之间的切换，体现出PLC控制系统具有调试方便、适应性强的优点。

关键字：

电镀行车；可编程控制器；梯形图

1.1电镀生产线简介

随着我国国民经济的迅速发展，电镀与精饰的新技术，新工艺不断涌现。

电镀生产线实现的是一个复杂的工艺生产过程，需要控制电镀时间，电镀电流，电压，溶液浓度，温度，相关的周边设备控制及生产过程自动化。

电动行车是现代化工厂中用于物料输送的重要设备，传统的控制方式下，大都采用人工操纵的半自动控制方式。

在许多场合，为了提高工作效率、促进生产自动化和减轻劳动效率，往往需要实现电动行车的自动化控制。

实现自动化控制，可以使行车能够按照预定顺序和控制要求，自动完成一系列的工作。

1.2电镀车间行车专用PLC控制系统设计内容

该电镀自动线是某厂电镀车间为提高工效、促进生产自动化和减轻劳动强度而提出制造的一台专用半自动起吊设备。

采用远距离控制，起吊重量在500千克以下，起吊物品是待进行电镀及表面处理的各种产品零件。

电镀自动线机械结构与普通小型行车结构类似，由小车、大车和吊物提升机构组成。

工作时，除具有自动控制的大车移动（前/后）与小车（提升吊物用）上/下运动外，还有调整吊篮位置的小车左右运动。

其工作过程为：

在电镀自动线的一侧，工人将待加工零件装入吊篮，并发出信号，提升机构便提升并自动逐段前进，按工艺要求在需要停留的槽位停止，并自动下降，停留一定时间后自动提升，如此完成电镀工艺规定的每一道工序，直至自动线的末端自动返回原位，卸下处理好的零件，重新发出信号进入下一加工循环。

对于不同零件，其镀层要求和工艺过程是不相同的，则自动线上镀槽的数量也不相同，该控制系统能对不同工艺过程（如镀锌、镀铬、镀镍镉）有程序预选和修改能力。

该自动线有5个电镀槽，各槽停留时间由用户根据工艺要求进行整定。

1.3电镀车间行车专用PLC控制系统设计要求

（1）控制装置具有程序预选功能（按电镀工艺确定需要停留工位），一旦程序选定，除上、下装卸零件，整个电镀工艺应能自动进行。

（2）前后运动和升降运动要求准确停位，前后、左右、升降运动之间有联锁作用。

（3）采用远距离控制，整机电源及各种动作要有相应指示。

1.4可编程控制器简述

PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，它采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学。

用可编程序控制器实施控制，其实质是按一定算法进行输入输出变换，并将这个变换予以物理实现，应用于工业现场。

它具有可靠性高，抗干扰能力强，功能完善，适用性强，易学易用，系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造；体积小，重量轻，能耗低等特。

2.1.1拖动方案

为实现不同的槽位的精准位置停车，设计采用自带刹车的电机。

这既节省了左右制动接触器，也减少了能耗制动的能量，使用接近开关代替行程开关，以获得更多的反应时间，然后在程序中使用一定的延时，保证行车的精准位置停车，并且使挂件不会因为运动的惯性，出现撞击事故。

在平移过程中上下行的电机采用抱闸制动（失电保持型），以防止吊篮因为自重下滑导致事故。

2.1.2槽位选择方案

在启动电机以前要通过旋动开关选择不同的槽位，因设计的行车是上料点和下料点分开，故不需考虑行车在中途返回。

通过程序的设计就可以实现行车在不同的槽位上停车并进行电镀的设计要求。

2.1.3信号检测装置选择

在每一个槽位之前设置接近开关，相对行程开关能使停车更精准，在左右平移上限位置也设置接近开关，给行车充分的反应时间实现前后限位保护。

每个槽位电镀都做了上下限的行程开关，方便控制电镀过程的电机动作。

由于上下动作的速度较慢，为了减少输入点和开关数量以及成本，没有添加上下限保护开关。

2.1.4指示显示方案

在不同的槽位前面设置到位提示，在原点和下料点处、及电机前进运行时设置指示灯，以保证控制人员通过指示灯清晰了解行车的运行状况。

2.2电镀车间专用行车PLC控制系统主电路

如图2，控制系统采用3台三相交流异步电动机（Y802-4，0.75kW、2A、1390r/min、380V），M1用于驱动行车的前进后退，M2用于控制上升下降，M3用于点动调整行车左右位置，并由接触器KM1KM2KM3KM4KM5KM6分别控制其正反转。

隔离开关QS作为电源控制,由熔断器FU1实现短路保护，由热继电器FR1、FR2、FR3实现过载保护。

取U、W两相电流，经整流滤波后产生36V直流电，为能耗制动提供直流电源。

图2电镀车间专用行车PLC控制系统主电路

3.1PLC选型

FX系列PLC由基本单元、扩展单元、扩展模块及特殊功能单元组成。

表1FX系列可编程器的总体性能

环境温度

0～55摄氏度

环境湿度

35%～89%RH（不结露）

抗噪声干扰

用噪声仿真器产生电压为1000V、噪声脉冲宽度为1微秒、周期为30～100Hz的噪声，在此噪声干扰下PLC工作正常

耐压

AC1500V1min

各端子与接地端之间

绝缘电阻

5MΩ以上

接地

第3种接地。

不能接地时，亦可浮空

使用环境

禁止腐蚀性气体，严禁尘埃

根据该专用行车的控制要求，其输进/输出及控制信号共有32个，其输入信号20个，输出信号17个，实际使用时，系统的输入输出都为开关控制量，加上10%－15%的余量，并无其他特殊控制模块的需要，拟采用三菱公司的FX2N-64MR型PLC，如果需要增加一些槽位的时候可以再配用F系列的拓展单元，以满足需要的更多的输入输出点。

3.2I/O点分配

选用三菱FX系列PLC

电机前进线圈设为KM1，电机后退线圈设为KM2，电机上行线圈设为KM3，电机下行线圈设为KM4，电机左调整线圈设为KM5，电机右调整线圈设为KM6，电机上下行后抱闸制动线圈设为KM7，电机左右平移能耗制动线圈设为KM8。

启动按钮设为SB1，原点行程开关设为SQ4，停止按钮设为SB2，一槽选择开关设为SQ1，一槽上限开关设为SQ5，一槽下限开关设为SQ6，二槽选择开关设为SQ2，二槽上限开关设为SQ5，二槽下限开关设为SQ6，三槽选择开关设为SQ3，三槽上限开关设为SQ5，槽下限开关设为SQ6.

各输出端的负载一侧并联接入220V交流电。

表2外部信号与PLC的I/O接点地址编号对照表

输入信号

名称

功能

I/O编号

SB1

启动按钮

X000

SQ1

槽1选择开关

X001

SQ2

槽2选择开关

X002

SQ3

槽3选择开关

X003

SQ4

原位开关

X004

SQ5

上限位开关

X005

SQ6

下限位开关

X006

SB2

停止按钮

X007

4测试调试

调试步骤一：

图8为调用子程序时的状态模拟，当行车到达有预置的槽位一的时候调用子程序P1。

执行完子程序实现的电镀过程的模拟过程后，返回到第20步程序，准备到达下一个预置槽位，调用相对应的子程序。

预置旋动开关X6闭合，并且接近开关X7闭合，既是行车到达了1槽位。

调用相对应的子程序，既执行电镀过程。

调试步骤二：

如图9所示，离开第一个预置槽位，到达第二个槽位，自动调用P2子程序，实现自动运行的要求。

调试步骤三：

如图10所示，为电镀过程中子程序实现的电镀模拟过程。

X7接近开关到达，执行电机下降，并且制动。

当到达下限X11的时候停止制动并且启动电镀定时器，定时器时间到，电机上行，到达上限停止，电磁抱闸制动防止吊篮因为重力而自动掉下。

PLC指令程序

步序

指令

器件号

步序

指令

器件号

0

LD

X002

81

ORB

1

AND

X010

82

LD

M120

2

ANI

M101

83

AND

X007

3

ANI

M102

84

ORB

4

ANI

M103

85

FNC

35

5

ANI

M104

86

M100

6

ANI

M105

87

M101

7

ANI

M106

88

K9

8

ANI

M107

89

K1

9

ANI

M108

91

LD

M100

10

ANI

M109

92

OUT

Y005

11

ANI

M110

93

LD

M101

12

ANI

M111

94

OR

M105

13

ANI

M112

95

OR

M109

14

ANI

M113

96

OR

M113

15

ANI

M114

97

OR

M117

16

ANI

M115

98

OUT

Y000

17

ANI

M116

99

LD

M102

18

ANI

M117

100

SET

M200

19

ANI

M118

101

OUT

T0

20

ANI

M119

102

K17

21

ANI

M120

103

LD

M200

22

OUT

M100

104

OUT

Y001

23

LD

M101

105

LD

M103

24

AND

X000

106

OR

M107

25

LD

M101

107

OR

M111

26

AND

X001

108

OR

M115

27

ORB

109

OR

M119

28

LD

M102

110

OUT

Y002

29

AND

T0

111

LD

M104

30

ORB

112

OR

M108

31

LD

M103

113

OR

M112

32

AND

X002

114

OR

M116

33

ORB

115

OUT

Y003

34

LD

M104

116

LD

M120

35

AND

X003

117

OUT

Y004

36

ORB

118

LD

M106

37

LD

M105

119

RST

M200

38

AND

X001

120

OUT

TI

39

ORB

121

K15

40

LD

M106

122

LD

M110

41

AND

T1

123

RST

M200

步序

指令

器件号

步序

指令

器件号

42

ORB

124

OUT

T2

43

LD

M107

125

K10

44

AND

X002

126

LD

M114

45

ORB

127

RST

M200

46

LD

M108

128

OUT

T3

47

AND

X004

129

K16

48

ORB

130

LD

M118

49

LD

M109

131

RST

M200

50

AND

X001

132

OUT

T4

51

ORB

133

K20

52

LD

M110

134

END

53

AND

T2

135

54

ORB

136

55

LD

M111

137

56

AND

X002

138

57

ORB

58

LD

M112

59

AND

X005

60

ORB

61

LD

M113

62

AND

X001

63

ORB

64

LD

M114

65

AND

T3

66

ORB

67

LD

M115

68

AND

X002

69

ORB

70

LD

M116

71

AND

X006

72

ORB

73

LD

M117

74

AND

X001

75

ORB

76

LD

M118

77

AND

T4

78

ORB

79

LD

M119

80

AND

X002

流程图:

梯形图:

图（a）图（b）

参考文献

[1]方承远.工厂电气控制技术.机械工业出版社，2003

[2]史国生.电气控制与可编程控制器技术.化学工业出版社，2005.4

[3]廖常初.PLC编程及应用.机械工程出版社，2002.9

[4]钟肇新,范建东.可编程控制器原理及应用.华南理工大学出版社，2003.5

[5]丁伟.可编程控制器在工业控制中的应用.化学工业出版社，2004.7